Ядерный реактор (9 класс). Ядерный реактор презентация к уроку по физике (класс) на тему Презентация на тему ядерный реактор

Cлайд 1

Урок физики в 9 классе по теме ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР Учитель: Серова Виктория Валерьевна, ГОУ СОШ №2009

Cлайд 2

ПОВТОРЕНИЕ 1. Механизм деления ядер урана. 2. Расскажите о механизме протекания цепной ядерной реакции. 3. Приведите пример ядерной реакции деления ядра урана. 4. Что называется критической массой? 5. Как идет цепная реакция в уране, если его масса меньше критической, больше критической?

Cлайд 3

ПОВТОРЕНИЕ 6. Чему равна критическая масса урана 295, можно ли уменьшить критическую массу? 7. Какими способами можно изменить ход цепной ядерной реакции? 8. С какой целью замедляют быстрые нейтроны? 9. Какие вещества используют в качестве замедлителей? 10. За счет каких факторов можно увеличить число свободных нейтронов в куске урана, обеспечив тем самым возможность протекания в нем реакции?

Cлайд 4

Первые ядерные реакторы Впервые цепная ядерная реакция урана была осуществлена в США коллективом ученых под руководством Энрико Ферми в декабре 1942г.

Cлайд 5

Первые ядерные реакторы В нашей стране первый ядерный реактор был запущен 25 декабря 1946 г. коллективом физиков, который возглавлял ученый Игорь Васильевич Курчатов

Cлайд 6

Ядерным реактором называется устройство, в котором осуществляется и поддерживается управляемая цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.

Cлайд 7

Основные элементы ядерного реактора: ядерное горючее(уран 235, уран 238, плутоний 239); замедлитель нейтронов (тяжелая вода, графит и др.); теплоноситель для вывода энергии, образующейся при работе реактора (вода, жидкий натрий и др.); Регулирующие стержни (бор, кадмий) - сильно поглощающие нейтроны Защитная оболочка, задерживающая излучения (бетон с железным наполнителем).

Cлайд 8

Cлайд 9

Управление реактором осуществляется при помощи стержней, содержащих кадмий или бор. Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в любой момент времени приостановить развитие цепной реакции.

Cлайд 10

Реактор на медленных нейтронах Наиболее эффективное деление ядер урана-235 происходит под действием медленных нейтронов. Такие реакторы называются реакторами на медленных нейтронах. Вторичные нейтроны, образующиеся в результате реакции деления, являются быстрыми. Для того чтобы их последующее взаимодействие с ядрами урана-235 в цепной реакции было наиболее эффективно, их замедляют, вводя в активную зону замедлитель - вещество, уменьшающее кинетическую энергию нейтронов.

Cлайд 11

Реакторы на быстрых нейтронах Такие реакторы не могут работать на естественном уране. Реакцию можно поддерживать лишь в обогащенной смеси, содержащей не менее 15% изотопа урана. Преимущество: при их работе образуется значительное количество плутония, который затем можно использовать в качестве ядерного топлива.

Cлайд 12

Виды реакторов гомогенные: активная зона представляет жидкую, твердую или газообразную однородную смесь ядерного топлива, теплоносителя и замедлителя. Гетерогенные: топливо в виде блоков размещено в замедлителе, т.е. топливо и замедлитель пространственно разделены

Cлайд 13

Преобразование энергии внутренняя энергия ядер урана кинетическая энергия нейтронов и осколков ядер внутренняя энергия воды внутренняя энергия пара кинетическая энергия пара кинетическая энергия ротора турбины и ротора генератора электрическая энергия

Cлайд 14

Использование ядерных реакторов В зависимости от назначения ядерные реакторы бывают энергетические, конверторы и размножители, исследовательские и многоцелевые, транспортные и промышленные.

Cлайд 15

Экологические катастрофы на АЭС 1957 г- авария в Великобритании 1966 г – частичное расплавление активной зоны после выхода из строя охлаждения реактора неподалеку от Детройта. 1971 г – много загрязненной воды ушло в реку США 1979 – крупнейшая авария в США 1982 г - выброс радиоактивного пара в атмосферу 1983 – страшная авария в Канаде (20 минут вытекала радиоактивная вода – по тонне в минуту) 1986 – авария в Великобритании 1986 г – авария в Германии 1986 г – Чернобыльская АЭС 1988 г – пожар на АЭС в Японии

Cлайд 16

Вопросы на закрепление 1. Что называют ядерным реактором? 2. Что является ядерным горючим в реакторе? 3. Какое вещество служит замедлителем нейтронов в ядерном реакторе? 4. Каково назначение замедлителя нейтронов? 5. Для чего нужны регулирующие стержни? Как ими пользуются? 6. Что используется в качестве теплоносителя в ядерных реакторах? 7. Для чего нужно, чтобы масса каждого уранового стержня была меньше критической массы?

Cлайд 17

ТЕСТ 1. Какие частицы участвуют в делении ядер урана? А. протоны; Б. нейтроны; В. электроны; Г. ядра гелия.

Cлайд 18

2. Какая масса урана является критической? А. наибольшая, при которой возможно протекание цепной реакции; Б. любая масса; В. наименьшая, при которой возможно протекание цепной реакции; Г. масса, при которой реакция прекратится.

Cлайд 19

3. Чему приблизительно равна критическая масса урана 235? А. 9 кг; Б. 20 кг; В. 50 кг; Г. 90 кг.

Cлайд 20

4. Какие вещества из перечисленных ниже могут быть использованы в ядерных реакторах в качестве замедлителей нейтронов? А. графит; Б. кадмий; В. тяжёлая вода; Г. бор.

Cлайд 21

5. Для протекания цепной ядерной реакции на АЭС нужно, чтобы коэффициент размножения нейтронов был: А. равен 1; Б. больше 1; В. меньше 1.

Cлайд 22

6. Регулирование скорости деления ядер тяжелых атомов в ядерных реакторах осуществляется: А. за счет поглощения нейтронов при опускании стержней с поглотителем; Б. за счет увеличения теплоотвода при увеличении скорости теплоносителя; В. за счет увеличения отпуска электроэнергии потребителям; Г. за счет уменьшения массы ядерного топлива в активной зон при вынимании стержней с топливом.

Ядерным (или атомным) реактором называется устройство, в
котором осуществляется и поддерживается управляемая
цепная реакция деления некоторых тяжелых ядер.
реактор на медленных нейтронах:
(обогащают природный уран, т.е.
доводят в нём содержание 235
92 U
до 5%).
В природном уране содержится
0,7% 235U .
92
реактор на быстрых
нейтронах:
(в обогащённом природном уране
содержится 15% 235
).
92 U
Типы ядерных реакторов

Первые ядерные реакторы

Впервые цепная ядерная реакция урана была
осуществлена в США коллективом ученых под
руководством Энрико Ферми в декабре 1942г.
Энрико Ферми
(1901-1954)
Игорь Васильевич
Курчатов
(1903-1960)
В нашей стране первый ядерный реактор
был запущен 25 декабря 1946 г. коллективом
физиков, который возглавлял ученый Игорь
Васильевич Курчатов (1903-1960).

Схема процессов в ядерном реакторе:

Основные элементы ядерного реактора:

1) ядерное горючее (235
92 U ,
Pu , U и др.);
2) замедлитель нейтронов
(тяжелая или обычная вода,
графит и др.);
3) теплоноситель для
вывода энергии,
образующейся при работе
реактора (вода, жидкий
натрий и др.);
4) Устройство для регулирования скорости реакции
(вводимые в рабочее
пространство реактора стержни, содержащие кадмий или бор – вещества,
которые хорошо поглощают нейтроны).
Снаружи реактор окружают защитной оболочкой, задерживающей γизлучение и нейтроны. Оболочку выполняют из бетона с железным
наполнителем.
239
94
238
92

Критическая масса.

Критическая масса – наименьшая масса делящегося вещества, при которой
может протекать цепная ядерная реакция.
При малых размерах велика утечка нейтронов через поверхность активной
зоны реактора (объем, в которой располагаются стержни с ураном).
С увеличением размеров системы число ядер, участвующих в делении,
растет пропорционально объему, а число нейтронов, теряемых вследствие
утечки, увеличивается пропорционально площади поверхности.
Увеличивая систему, можно достичь значений коэффициента
размножения k=1. Система будет иметь критические размеры, если число
нейтронов, потерянных вследствие захвата и утечки, равно числу нейтронов,
полученных в процессе деления.
Критические размеры (критическая масса) определяются:
1) типом ядерного горючего;
2) замедлителем;
3) конструктивными особенностями реактора.

Управление реактором осуществляется при
помощи стержней, содержащих кадмий или бор.
При выдвинутых из
активной зоны реактора
стержнях k>1.
При полностью
вдвинутых стержнях k<1.
Вдвигая стержни внутрь активной зоны, можно в
любой момент времени приостановить развитие
цепной реакции.

Ядерные реакторы делятся на несколько типов:

в зависимости от средней энергии спектра нейтронов ректоры делятся на:
быстрые,
промежуточные
тепловые;
по конструктивным особенностям активной зоны реакторы делятся на:
корпусные
канальные;
по типу теплоносителя на:
водяные
тяжеловодные,
натриевые;
по типу замедлителя на:
водяные,
графитовые,
тяжеловодные и др.

Классификация реакторов в зависимости от назначения:

Энергетиче
ские
Конверторы
Размножители
Исследовате
льские
Многоцелев
ые
Транспортные и
промышленные
Использую
тся для
выработки
электроэне
ргии
Для
производства
вторичного
ядерного
топлива из
природного
урана и тория
Осуществляет
ся
расширенное
воспроизводс
тво ядерного
топлива:
получается
больше чем
было
затрачено.
Для
исследований
взаимодей
ствия
нейтронов с
веществом,
производства
изотопов,
биологических
исследований.
Служащие
для
нескольких
целей.
Атомные
подводные
лодки и
ледоколы,
теплоэлектроце
нтрали (ТЭЦ),
станции
теплоснабжения
(АЭС).

Использование ядерных реакторов:

на АЭС;
на атомных ледоколах;
на атомных подводных лодках;
при работе ядерных ракетных двигателей
(в частности на АМС).

Для энергетических целей применяются реакторы следующих типов:

водоводяные реакторы с
некипящей или кипящей водой
под давлением;
уран-графитовые реакторы с
кипящей водой или охлаждаемые
углекислым газом;
тяжеловодные канальные
реакторы и др.

Первая в мире АЭС
мощностью 5 МВт
была пущена в СССР
27 июня 1954 года в
городе Обнинске.
в
настоящее время мощность
крупнейших многоблочных АЭС
составляет свыше 9 ГВт.

Преимущества АЭС перед другими видами электростанций:

1 преимущество:
для работы АЭС требуется
небольшое количество
топлива
2 преимущество:
экологическая чистота по
сравнению с ТЭС и ГЭС.

Проблемы, связанные с работой ядерных реакторов.

1 проблема:
→ возможность аварий:
Ι.
1979 год - авария на АЭС в Три-Майл-Айленде (США).
ΙΙ. 26 апреля 1986 года - авария на третьем энергоблоке
Чернобыльской АЭС
2 проблема
→ обезвреживание
радиоактивных
отходов:
3 проблема
→ содействие распространению
ядерного оружия.

Используемая литература

Учебники физики: 9кл А.В.Перышкин
Е.М.Гутник, 11кл Г.Я.Мякишев Б.Б.Буховцев
В.М.Чаругин.
Журнал «Физика в школе» №2 1997г, №2
1999г, №2 2003г.
Интернет ресурсы.

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

3 слайд

Описание слайда:

Ядерный реактор Ядерный реактор – устройство для осуществления управляемой ядерной реакции. Реактор на медленных нейтронах – реактор, в котором в качестве топлива используется в основном уран – 235. Уран – 235 – наиболее эффективно делится под действием медленных нейтронов При делении ядер образуются быстрые нейтроны, поэтому в реакторе используют замедлитель нейтронов.

4 слайд

Описание слайда:

Уран широко распространен в природе, но богатых по содержанию залежей урановых руд (как, скажем, железа или угля) нет. Промышленные урансодержащие руды имеют очень небольшую концентрацию: 0,1-0,5% и даже меньше 0,08-0,05%. Правда, встречаются богатые, уникальные месторождения с содержанием до 10%, но их очень мало и запасы урана в них сравнительно невелики. В земной коре урана много, но он почти весь находится в рассеянном состоянии и не в собственно урановых, а в урансодержащих минералах, где он изоморфно замещает торий, цирконий, редкоземельные элементы.

5 слайд

Описание слайда:

Уран содержится и в гранитах, и в базальтах, но концентрация его там настолько мала (4-10~4 и 1-10~*% соответственно), что извлечение станет возможным только в очень отдаленном будущем. По некоторым прогнозам, запасы урана и тория в земной коре могут обеспечить человечество энергией на протяжении 3 млрд. лет. По добыче первое место занимают США, второе Канада, третье ЮАР. В природе есть один-единственный изотоп урана, который может поддерживать цепную реакцию деления ядра урана - это уран-235. В одном акте деления ядра урана выделяется энергия на один атом в 200 млн. раз большая, чем при любой химической реакции. Если бы все изотопы в 1 г урана подверглись делению, то выделилась бы энергия в 20 млн. ккал, что соответствует 23 тыс. кВт-ч тепловой энергии.

6 слайд

Описание слайда:

В активной зоне находится ядерное Топливо в виде урановых стержней и замедлитель нейтронов вода. Масса каждого уранового стержня значительно меньше критической массы, поэтому в одном стержне цепная реакция происходить не может. Она происходит после погружения всех урановых стержней в активную зону, т.е. когда масса урана становится критической. Активная зона окружена отражателем нейтронов и защитной оболочкой из бетона, задерживающей нейтроны и другие частицы

7 слайд

Описание слайда:

Ядерная реакция протекает в активной зоне реактора, которая заполнена замедлителем и пронизана стержнями, содержащими обогащенную смесь изотопов урана с повышенным содержанием урана-235 (до 3 %). В активную зону вводятся регулирующие стержни, содержащие кадмий или бор, которые интенсивно поглощают нейтроны. Введение стержней в активную зону позволяет управлять скоростью цепной реакции.

8 слайд

Описание слайда:

Активная зона охлаждается с помощью прокачиваемого теплоносителя, в качестве которого может применяться вода или металл с низкой температурой плавления (например, натрий, имеющий температуру плавления 98 °C). В парогенераторе теплоноситель передает тепловую энергию воде, превращая ее в пар высокого давления. Пар направляется в турбину, соединенную с электрогенератором.

9 слайд

Описание слайда:

Пар направляется в турбину, соединенную с электрогенератором. Из турбины пар поступает в конденсатор. Во избежание утечки радиации контуры теплоносителя I и парогенератора II работают по замкнутым циклам.

10 слайд

Описание слайда:

для производства 1000 МВт электрической мощности тепловая мощность реактора должна достигать 3000 МВт. 2000 МВт должны уносится водой, охлаждающей конденсатор. Это приводит к локальному перегреву естественных водоемов и последующему возникновению экологических проблем

11 слайд

Описание слайда:

Однако, главная проблема состоит в обеспечении полной радиационной безопасности людей, работающих на атомных электростанциях, и предотвращении случайных выбросов радиоактивных веществ, которые в большом количестве накапливаются в активной зоне реактора.

12 слайд

Описание слайда:

Немного истории Первый ядерный реактор был пущен в США 2 декабря 1942 г. под руководством итальянского ученого Энрико Ферми. Атомная бомба была создана усилиями ученых многих стран мира, эмигрировавших в США во время второй мировой войны. Ее испытание было проведено 16 июля 1945 г. в пустынной местности штата Нью - Мексико, а в августе 1945 г. две атомные бомбы были сброшены на японские города Хиросима и Нагасаки.

13 слайд

Описание слайда:

Приказ бомбить японские города американский президент Гарри Трумэн отдал 31 июля 1945 года: бомбить после 2 августа, как только погода позволит. Утром 6 августа 1945 года американский бомбардировщик B-29 Enola Gay (командир экипажа - полковник Пол Тиббетс) сбросил на японский город Хиросима атомную бомбу Little Boy («Малыш»). Три дня спустя атомная бомба Fat Man («Толстяк») была сброшена на город Нагасаки.

14 слайд

Описание слайда:

Американцам требовалась мишень, соответствующая разрушительной силе бомбы. Сказались особенности рельефа, воплощенные в географических названиях - слово Хиросима означает «широкий остров», слово Нагасаки - «длинный залив». Хиросима, расположенная в устье реки, окруженная горами пострадала много больше, чем Нагасаки, вытянувшийся вдоль извилистого ущелья. Во время бомбардировки рядом с бомбардировщиком было еще 6 самолетов - один страховочный, три разведчика и два свидетеля, которые были нашпигованы фотоаппаратурой и приборами, чтобы зафиксировать результаты своей работы.

15 слайд

Описание слайда:

140000 человек умерло в Хиросиме от взрыва и его последствий; аналогичная оценка для Нагасаки составляет 74000 человек. В обоих городах подавляющее большинство жертв были гражданскими лицами.

16 слайд

Описание слайда:

Многие замечания капитана Льюиса, сбросившего первую бомбу, отличаются крайней экспрессивностью. «В первую минуту никто не знал, что может произойти, - пишет пилот. - Вспышка была ужасна. Нет никакого сомнения, что это самый сильный взрыв, который когда-либо видел человек. Боже мой, что мы натворили!»

17 слайд

Описание слайда:

По утверждению Льюиса, ядерный гриб, поднявшийся на высоту 17 километров, был виден даже с расстояния 400 миль от эпицентра. В Хиросиме погибли 140 тысяч человек, в Нагасаки - около 74 тысяч. Всего за 58-летний период скончалось почти 227 тыс. человек.

18 слайд

Описание слайда:

В Советском Союзе все работы, связанные с расщеплением атомного ядра, были прерваны с началом войны и вновь возобновились лишь в середине 1943 г. , но уже в декабре 1946 г. в Москве на территории Института атомной энергии (носящего сейчас имя его основателя И. В. Курчатова) был введен в действие первый в Европе и Азии исследовательский ядерный реактор.

ГБПОУ «Шадринский политехнический колледж» Машиностроительное отделение

ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР
Подготовил Владимиров Максим,
студент 198 группы.
Руководитель Л.А. Плещёва,
преподаватель
Шадринск 2015

Ядерный

реактор

Ядерный реактор - это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии.

Ядерный реактор - это устройство, в котором осуществляется управляемая цепная ядерная реакция, сопровождающаяся выделением энергии.

Первый ядерный реактор был построен в 1942 году в США под руководством Э. Ферми. В нашей стране первый реактор был построен в 1946 году под руководством И. В. Курчатова

Энрико Ферми (итал. Enrico Fermi , Ферми́; 29 сентября 1901, Рим - 28 ноября 1954, Чикаго) - выдающийся итальянский физик, внёсший большой вклад в развитие современной теоретической и экспериментальной физики, один из основоположников квантовой физики.

Энрико Ферми (итал. Enrico Fermi , в профессиональной речи физиков: Ферми́; 29 сентября 1901, Рим - 28 ноября 1954, Чикаго) - выдающийся итальянский физик, внёсший большой вклад в развитие современной теоретической и экспериментальной физики, один из основоположников квантовой физики.

Игорь Васильевич Курчатов (30 декабря 1902 (12 января 1903), Сиамский Завод, Уфимская губерния - 7 февраля 1960, Москва) - советский физик, «отец» советской атомной бомбы. Основатель и первый директор Института атомной энергии с 1943 г. по 1960 г., главный научный руководитель атомной проблемы в СССР, один из основоположников использования ядерной энергии в мирных целях.

Классификация реакторов:

Классификация реакторов:
По характеру использования ядерные реакторы делятся на:
Экспериментальные реакторы, предназначенные для изучения различных физических величин, значение которых необходимо для проектирования и эксплуатации ядерных реакторов; мощность таких реакторов не превышает несколько кВт.
Исследовательские реакторы, в которых потоки нейтронов и гамма-квантов, создаваемые в активной зоне, используются для исследований в области ядерной физики, физики твёрдого тела, радиационной химии, биологии, для испытания материалов, предназначенных для работы в интенсивных нейтронных потоках (в т. ч. деталей ядерных реакторов), для производства изотопов. Мощность исследовательских реакторов не превосходит 100 МВт. Выделяющаяся энергия, как правило, не используется.
Изотопные (оружейные, промышленные) реакторы, используемые для наработки изотопов, используемых в ядерных вооружениях, например 239Pu.
Энергетические реакторы, предназначенные для получения электрической и тепловой энергии, используемой в энергетике, при опреснении воды, для привода силовых установок кораблей, самолётов и космических аппаратов, в производстве водорода и металлургии и т. д. Тепловая мощность современных энергетических реакторов достигает 5 ГВт.

Топливом ядерных реакторов является либо естественный уран, в котором концентрация урана-235 составляет 0,7 % либо "обогащенный" уран т.е. уран, в котором концентрация изотопов урана-235 достигает 2 - 4 или более процентов. Обогащение урана осуществляется на специальных заводах.

В активной зоне ядерного реактора идет управляемая ядерная реакция с выделением большого количество энергии. Озёрск (Челябинск-65). Радиохимический комбинат «Маяк». Близ озера Кызылташ находится первый в СССР промышленный ядерный реактор для выработки оружейного плутония (в конце 80-х годов остановлен)

Озёрск (Челябинск-65). Радиохимический комбинат «Маяк». Близ озера Кызылташ находится первый в СССР промышленный ядерный реактор для выработки оружейного плутония (в конце 80-х годов остановлен)

Источники:

1. Ядерный реактор [Электронный ресурс]
https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AF%D0%B4%D0%B5 (время обращения 15.09.2015).
2. Ядерный реактор. Картинки [Электронный ресурс] https://www.google.ru/search?q=%D0%AF%D0%94%D0%95%D0%A0%D0%9D%
(время обращения 15.09.2015).
Спасибо за внимание